I tubi espandibili con orifizi vengono spesso utilizzati come silenziatori nelle macchine a fluido. Tuttavia, dal flusso attraverso questi tubi in espansione possono essere generati suoni tonali intensi. Tuttavia, il flusso e il suono in configurazioni così complesse non sono ben compresi.

Per comprendere il meccanismo del suono tonale proveniente da un flusso attraverso un tubo circolare espandibile con due piastre con orifizi e le condizioni di intensa radiazione acustica, il flusso e i campi acustici sono stati studiati direttamente sulla base di una metodologia computazionale su larga scala sviluppata dal gruppo del Professor Yokoyama all'Università di la Toyohashi University of Technology in collaborazione con KOBE STEEL, LTD.

I risultati computazionali mostrano che la radiazione sonora tonale avviene a causa della collisione dei vortici con le piastre degli orifizi o con il bordo a valle del tubo di espansione. Si è scoperto che le strutture vorticose cambiano con la velocità e il raggio dell'orifizio, dove compaiono vortici a spirale, anelli di vortice e vortici a forma di arco. Questo cambiamento ha portato a variazioni nella frequenza e nella modalità del suono primario. I risultati sono stati pubblicati in Physics of Fluids .

Sulla base dei risultati di questo studio, per il futuro sono previste attività di ricerca e sviluppo per la realizzazione di un sistema a basso costo ambientale, comprensivo di macchinari a fluido. Durante lo sviluppo della metodologia computazionale, gli esperimenti nella galleria del vento vengono eseguiti in varie condizioni e i risultati vengono confrontati con quelli previsti per convalidare i metodi computazionali.

Sebbene sia stata chiarita la generazione di vari vortici, come i vortici a spirale e la corrispondente modalità acustica, il meccanismo di base per la generazione di questi vortici non è completamente compreso e richiede ulteriori indagini in futuro.